Raumüberwachungsanlage

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Alarmanlage zur Erfas­sung unbefugten Betretens oder Veränderns von Räumen oder dergleichen. Sie weist für einen einfa­chen und sicheren Aufbau einen Schallerzeuger (6), eine die Schall-Reflexionscharakteristik des Raumes (2) erfassende Einrichtung (11) und eine Auswerte­schaltung (19) auf, die bei bestimmten Änderungen der Schall-Reflexionscharakteristik den Alarm aus­löst.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Alarmanlage zur Erfas­sung unbefugten Betretens oder Veränderns von Räu­men oder dergleichen.

[0002] Alarmanlagen können nach unterschiedlichen Funkti­onsprinzipien arbeiten. So ist es bekannt, elektri­sche Kontakte derart anzuordnen, daß sie beim Ein­dringen in einen gesicherten Raum zwangsläufig be­tätigt werden, was zur Auslösung eines Alarms führt. Ferner sind Alarmanlagen bekannt, die mit Infrarot- oder Ultraschall-Strahlung arbeiten. An­lagen mit Ultraschall-Strahlung reagieren beim Auf­treten des Dopplereffekts, das heißt, sich im Über­wachungsraum bewegende Objekte führen zu Frequenz­verschiebungen, die die Anlage erfaßt und den Alarm auslösen.

[0003] Ein bekanntes Ultraschall-Alarmsystem enthält als Schallerzeuger einen elektroakustischen Wandler, sowie einen Ultraschall-Empfänger, in des das aufgenommene Empfangssignal vorverstärkt, einer selektiven Empfangsverstärkerstufe zugeführt und über eine Hüllkurvenmodulator und einen A/D-Wandler zur Auswertung in eine mikrocomputergesteuerten Einheit gelangt (DE 34 32 292 A1).

[0004] In der Fachzeitschrift "Frequenz", 38 (1984) 6, Seiten 142 bis 147, werden "Probleme bei der Kom­pensation akustischer Echos" behandelt. Ziel ist es, bei Freisprecheinrichtungen unerwünschte Rück­kopplungen des Lautsprechers auf das Mikrofon zu reduzieren. Es kommt ein sogenannter Echokompensa­tor zum Einsatz, der Schallreflexionen an den Wän­den, der Decke und dem Boden eines Raumes kompen­ siert, so daß die Rückkopplungsneigung eines derar­tigen Lautsprecher-Raum-Mikrofon-Systems (LRM-Sy­stems) reduziert wird. Eine wirksame Echokompensa­tion wird in kleinen Räumen nur mit adaptiven Kom­pensatoren erzielt, die in der Lage sind, Verän­derungen in dem Raum -z. B. durch Hineinstellen ei­nes Stuhls- ausreichend schnell -möglichst in "Echtzeit"- zu folgen. Der Echokompensator der Freisprecheinrichtung stellt sich somit auf die veränderten Verhältnisse ein.

[0005] Demgegenüber liegt der Erfindung ein ganz anderes Problem zugrunde, da sie sich nicht auf Freisprech­anlagen sondern auf Alarmanlagen zur Einbruchsiche­rung bezieht. Die eingangs genannten, bekannten Alarmanlagen verlangen beim Einsatz von Kontakten bautechnische Maßnahmen, so daß ein relativ großer Aufwand betrieben werden muß. Alarmanlagen in Ul­traschalltechnik sind sehr empfindlich in bezug auf Fehlalarme, da bereits starke Luftbewegungen zur Auslösung führen können.

[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Alarmanlage zu schaffen, die einfach zu in­stallieren, störungsunempfindlich sowie preiswert ist.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Schallerzeuger, eine die Schall-Reflexi­onscharakteristik des Raums erfassende Einrichtung und eine Auswerteschaltung, die bei bestimmten (vorgebbaren) Änderungen der Schall-Reflexionscha­rakteristik den Alarm auslöst. Die erfindungsgemäße Alarmanlage reagiert somit auf Änderungen der Schall-Reflexionscharakteristik eines Raumes, so daß sowohl dynamische Vorgänge (z. B. die Bewegung eines Lebewesens) und auch statische Vorgänge (z. B. eine veränderte Stellung eines Möbelstücks) er­faßt werden. In zyklischen Zeitabständen wird die aktuelle Schall-Reflexionscharakteristik des Raumes erfaßt und mit Charakteristik des vorhergehenden Zeitraums verglichen. Stellen sich Veränderungen ein, die ein vorgebbares Maß überschreiten, so er­folgt eine Alarmauslösung. Die erfindungsgemäße Alarmanlage stellt sich selbsttätig auf die Raum­verhältnisse ein. Daher ist keine feste Instal­lation erforderlich, die bauseitige Maßnahmen er­fordert. Die Alarmanlage kann als portables, kom­paktes Gerät ausgebildet werden, das lediglich in den zu überwachenden Raum hineinzustellen ist. Das erfindungsgemäße Prinzip der Überwachung von Ände­rungen der Schall-Reflexionscharakteristik beruht auf der Laufzeitübervachung einer Vielzahl von Echos, die von dem Raum bzw. der darin vorhandenen Objekte erzeugt werden. Diese "Echoüberwachung" ist im Hinblick auf Fehlmessungen -also Fehlauslösun­gen- relativ unempfindlich; dennoch lassen sich selbst geringfügigste Änderungen erfassen, so daß eine hohe Sicherheit gewährleistet ist.

[0008] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­hen, daß die Einrichtung ein akustischer Echokom­pensator ist. Ein derartiger Echokompensator, der auch als Echolöscher bezeichnet wird, nimmt eine Auswertung der Echos vor. Er erfaßt dabei Änderun­gen der Schall-Reflexionscharakteristik des Raumes. Die Schallantwort des Raumes wird zyklisch mit der des vorhergehenden Zeitraums verglichen, vorzugs­weise von ersterer subtrahiert, so daß ein Minimum angestrebt ist. Ergibt die Differenzbildung den Wert "Null" oder nahezu "Null", so ist im Ver­gleichszeitraum kein "meldepflichtiges" Ereignis eingetreten.

[0009] Die Schall-Reflexionscharakteristik des Raumes wird -wie gesagt- durch Auswertung der Reflexionsantwort ermittelt und vorzugsweise durch dem Echokompensa­tor zugeordneten Koeffizienten nachgebildet. Diese Koeffizienten stellen also ein Maß für die jeweils vorliegende Schall-Reflexionscharakteristik dar, so daß eine Veränderung der Koeffizienten auf ein un­zulässiges Eindringen in den Raum oder Verändern des Raumes zurückzuführen ist; mithin sind die Ko­effizienten zur Alarmauslösung auf Veränderungen zu überwachen. Bevorzugt führen nur Veränderungen be­stimmter, vorgebbarer Art und Größe zu einer Alarm­auslösung, so daß die Empfindlichkeit der Anlage einstellbar ist und überdies externe Schallquellen (z. B. in der Lautstärke stark schwankender Straßenlärm oder Blitzschlag) nicht zu einem Fehl­alarm führen. Es ist auch möglich, daß die Ko­effizienten von mehr als zwei Zeiträumen verglichen werden, um die Funktionssicherheit zu erhöhen.

[0010] Bevorzugt wird der Schallerzeuger von einem Se­quenz-Generator gebildet, der an einen Lautsprecher angeschlossen ist. Der Echokompensator ist zur Er­fassung des Schallereignis' mit einem Mikrofon ver­bunden. Hierdurch wird ein Lautsprecher-Raum-Mi­krofon-System (LRM-System) geschaffen. Sämtliche Komponenten lassen sich in einem portablen, kompak­ten Gerät vereinigen. Die erfindungsgemäße Alarman­ lage kann im Ultraschallbereich arbeiten, so daß sie für den Menschen keine Störung darstellt.

[0011] Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der Schaller­zeuger eine Impulsquelle ist und der Echokompensa­tor die vom Raum bestimmte Impulsantwort des Schallereignis' erfaßt.

[0012] Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß der Schallerzeuger von einem im Überwachungsraum vor­handenem Schallerzeugnis gebildet wird. Dieses kann sich beispielsweise aufgrund von Umweltgeräuschen einstellen. Eine spezielle Impulsquelle, z. B. einen Sequenz-Generator, ist dann nicht erforder­lich.

[0013] Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines Echokompensators für eine Alarmanlage, wobei Verän­derungen von das Echo eines Schallerzeugers nach­bildenden, dem Echokompensator zugeordneten Koeffi­zienten überwacht werden und bei bestimmten, vor­gebbaren Änderungscharakteristiken eine Alarmauslö­sung bewirken.

[0014] Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels. Sie zeigt einen Grund­riß einer Wohnung mit in einem Raum angeordneter Alarmanlage.

[0015] Die Figur gibt in schematischer Darstellung den Grundriß 1 einer Wohnung mit mehreren Räumen 2 wie­der, die über einen Flur 3 betreten werden können. Die Räume 2 sind zum Flur 3 durch Türen 4 abge­grenzt und können untereinander ebenfalls über Tü­ren 4 verbunden sein.

[0016] In einem der Räume 2 ist eine Alarmanlage 5 instal­liert. Diese weist einen Schallerzeuger 6 auf, der von einem Sequenz-Generator 7 und einem Lautspre­cher 8 gebildet ist. Der Sequenz-Generator 7 steht über eine Leitung 9 mit dem Lautsprecher 8 in Ver­bindung. Eine Abzweigung 10 der Leitung 9 führt zu einer Einrichtung 11, die als Echokompensator 12 (Echolöscher) ausgebildet ist. Ein Ausgang 13 des Echokompensators 12 führt -mit negativem Vorzei­chen- zu einer Summierstelle 14, an die zur Liefe­rung einer weiteren Eingangsgröße ein Mikrofon 15 angeschlossen ist. Der Ausgang 16 der Summierstelle 14 ist mit einem Eingang 17 des Echokompensators 12 verbunden. Ein Ausgang 18 des Echokompensators 12 führt zu einer Auswerteschaltung 19, die einen An­schluß 20 aufweist.

[0017] Die erfindungsgemäße Alarmanlage 5 arbeitet folgen­dermaßen:

[0018] Der Sequenz-Generator 7 erzeugt Impulse, die über die Leitung 9 dem Lautsprecher 8 zugeführt werden, der je Impuls ein entsprechendes Schallereignis in den Raum 2 ausstrahlt. Über den Abzweig 10 wird dem Echokompensator 12 die Abgabe der Impulse gemeldet.

[0019] Der von der Alarmanlage 5 überwachte Raum 2 weist eine individuelle Schall-Reflexionscharakteristik auf, die von einer Vielzahl von Faktoren bestimmt wird. Sie ist unter anderem von der Raumgröße, dem Wand-, Decken- und Bodenbelag, der Einrichtung, der Stellung der Türen usw. abhängig. Die Ausstrahlung der Impulssequenz führt dazu, daß das Mikrofon 15 neben dem Direktschall jedes Impulses eine Vielzahl von Echos aufnimmt, die durch die Reflexionen des Schalls an den Begrenzungen bzw. Objekten des Rau­mes 2 bestimmt sind. Der Raum 2 hat also eine indi­viduelle Impulsantwort. Erfolgt ein unbefugtes Ein­dringen bzw. Betreten des überwachten Raums 2 und/oder wird eine Veränderung des Raums 2 (z. B. durch öffnen einer Tür 4 bzw. Umstellen eines Mö­belstücks) vorgenommen, so verändern sich die Echos aufgrund einer anderen Schall-Reflexionscharakteri­stik; das heißt, die Impulsantwort hat sich in dem Zeitraum von dem einen auf den anderen Impuls geän­dert. Das Mikrofon 15 der Alarmanlage 5 empfängt den jedem Impuls zugehörigen Direktschall sowie die Vielzahl der Echos des vom Lautsprecher 8 ausge­strahlten Schallereignis'. Der Echokompensator 12 bildet die sich einstellende Impulsantwort mittels Koeffizienten K nach. Am Ausgang 13 erzeugt der Echokompensator 12 ein der momentanen Impulsantwort repräsentatives Signal, das der Summierstelle 14 zugeführt wird. Entspricht dieses durch den aktuel­len Impuls erzeugte Signal dem vom Folgeimpuls her­vorgerufenen Mikrofonsignal, so liegt am Ausgang 16 der Summierstelle 14 eine Differenz vom Wert "Null" bzw. "nahezu Null" vor. Die Koeffizienten K bleiben damit im Zeitraum der aufeinander folgenden Impulse unverändert. Ergibt sich an der Summierstelle 14 aufgrund einer veränderten Impulsantwort eine Dif­ferenz, die vom Wert "Null" abweicht, so ändert der Echokompensator 12 die Koeffizienten K derart, daß sich am Ausgang 16 wieder der Wert "Null" bzw. "nahezu Null" einstellt. Diese Veränderung der Koeffizienten K wird von der Auswerteschaltung 19 erfaßt. Art und Umfang der Veränderung der Koeffi­zienten K bestimmen, ob eine Alarmabgabe erfolgt. Die Schwelle für die Alarmabgabe läßt sich somit individuell durch die Auswertekriterien der Auswer­teschaltung 19 vorgeben.

[0020] Nach einem weiteren, nicht dargestellten Ausfüh­rungsbeispiel kann der Sequenz-Generator 7 entfal­len. Der Ausgang 16 der Summierstelle 14 wird dann -in Abänderung des in der Figur dargestellten Aus­führungsbeipiels- über einen Verstärker direkt mit dem Lautsprecher 8 verbunden. Diese Schaltungsan­ordnung führt dazu, daß nur Geräusche, die nicht vom Lautsprecher erzeugt werden, sondern im Überwa­chungsraum vorhanden sind, als Schallerzeuger die­nen. Diese Geräusche können beispielsweise Umwelt­geräusche (wie z. B. Straßenverkehrsgeräusche) sein. Die Ausblendung der vom Lautsprecher stammen­den Geräusche verhindert eine Rückkopplung.

[0021] Die Alarmanlage 5 läßt sich als transportables Kom­paktgerät herstellen, daß für eine Raum- bzw. Woh­nungsüberwachung lediglich im Überwachungsbereich aufgestellt werden muß, mithin also keine Installa­tionsarbeiten oder bautechnische Änderungen erfor­dert. Daher liegt eine flexible und preiswerte Lö­sung vor.

Ansprüche

1. Alarmanlage zur Erfassung unbefugten Betretens oder Veränderns von Räumen mit einem Schallerzeuger (6), einer die Schall-Reflexionscharakteristik des Raumes (2) erfassenden Einrichtung (11) und einer Auswerteschaltung (19), die bei bestimmten Änderungen der Schall-Reflexionscharakteristik den Alarm auslöst,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11) ein akustischer Echokompensator (12) ist, daß die Schall-Reflexionscharakteristik des Raumes (2) durch Auswertung der Reflexionsantwort ermittelt und durch dem Echokompensator (12) zugeordneten Koeffizienten (K) nachgebildet wird, daß die Auswerteschaltung (19) die Koeffizienten (K) auf Veränderungen überwacht und die Auswerteschaltung (19) beim Auftreten bestimmter Änderungen der Koeffizienten (K) den Alarm aus löst.

2. Alarmanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallerzeuger (6) von einem Sequenz-Generator (7) gebildet wird, der an einen Lautsprecher (8) angeschlossen ist.

3. Alarmanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Echokompensator (12) zur Erfassung des Schallereignisses an ein Mikrofon (15) angeschlossen ist.

4. Alarmanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallerzeuger (6) eine Impulsquelle ist, und daß der Echokompensator (12) die vom Raum (2) bestimmte Impulsantwort des Schallereignisses erfaßt.

5. Alarmanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallerzeuger (6) ein im Überwachungsraum vorhandenes Schallerzeugnis ist.

Zeichnung